Evian

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  • Publié le : 21 mars 2011
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Comment faire vivre une bulle le plus longtemps possible ?

⇨ Quelles sont les proportions optimales de la solution à bulles qui permettent une durée maximale de leur vie ?

Qui ne s’est jamais émerveillé devant la formation d’une bulle ? Enfants dans l’âme, nous avons décidé d’étudier ces sphères qui intriguent petits et grands. Notre objectif : faire vivre le plus longtemps possible nosbulles. Après approfondissement du sujet, nous verrons que cela revient à nous demander : quelle est la solution à bulle « parfaite », c’est-à-dire la mieux proportionnée, qui permettra à nos bulles de vivre le plus longtemps possible ?

⇨ Il faudra commencer par comprendre le mécanisme de formation des bulles : Pourquoi et comment se forme les bulles ? Pourquoi éclatent-elles ?

⇨Ainsi, sur quels « facteurs de vie » pourrions-nous avoir une influence ?

⇨ Enfin, en bons scientifiques, nous validerons (ou non !) expérimentalement nos ébauches et hypothèses. Une expérience adaptée, dont nous modéliserons les résultats, nous permettra de conclure.

Mieux connaitre les bulles

Définition :

Une bulle est un « globe formé d’une lame mince d’eau savonneuserempli d’air et qui peut tenir en suspension dans l’atmosphère » selon Le Grand Dictionnaire Larousse

Principe de formation d’une bulle 

Les éléments à l’origine d’une bulle sont les tensioactifs. En effet, les bulles peuvent être formées sans savon, rien qu’avec de l’eau et de l’air. Mais encore faut-il qu’elles durent. C’est ici qu’intervient le savon : celui-ci est un composé tensioactif,caractérisé par ses molécules amphiphiles. Ces dernières sont composées de deux parties :

-Une tête polaire (COO-) hydrophile

-Une chaine carbonée (de 10 à 20 atomes de carbone) hydrophobe.

Cette molécule est donc à la fois attirée et repoussée par l’eau (molécule bipolaire). Les molécules de tensioactifs vont «emprisonner» la fine couche d’eau entre deux monocouches de savon (une àl’intérieur de la bulle, une à l’extérieur).

Pourquoi la bulle explose-t-elle ?

Il existe deux causes à l’éclatement naturel d’une bulle : l’évaporation et le drainage.

Ces deux phénomènes amincissent la pellicule d’eau au sommet de la bulle entrainant la rencontre des deux couches de savon. La pression intérieure étant supérieure à la pression extérieure de la bulle (1), on parle d’une explosion,et non d’une implosion.

1)  : [pic]

Pint étant la pression à l'intérieur de la bulle.
Pext étant la pression à l'extérieur de la bulle.
γ étant la tension superficielle.
R étant le rayon de la bulle de savon
Dans le but de prolonger la durée de vie d’une bulle, nous allons surtout tenter de minimiser la cause principale de son éclatement : le drainage (l’évaporation pouvant êtrenégligée).

Le drainage :

Le drainage est l’écoulement de l’eau à l’intérieur de la paroi de la bulle de savon, du fait de la gravité, conduisant à un amincissement du sommet de la paroi. Les têtes polaires de tensioactifs (de même signe) entrent en contact et se repoussent entrainant l’éclatement de la bulle.

Quels facteurs pouvons-nous faire varier lors de la création de bulle ?Composition du produit à bulle : ralentir le drainage ?

Nous avons vu que l’explosion de la bulle était principalement due au drainage de l’eau présente dans sa membrane. Y a-t-il un moyen de ralentir ce phénomène de drainage ? Sur quoi peut-on jouer pour empêcher l’eau de s’écouler ?

Ne pouvant modifier la gravité, la viscosité nous est apparue comme le facteur le plus évident. Il nous fallait doncune substance peu couteuse que nous pouvions nous procurer facilement. La glycérine répondait parfaitement à nos attentes.
Ainsi, en ajoutant de la glycérine à la solution d’eau savonneuse, on augmente la viscosité de l’eau, ralentissant ainsi son écoulement dans la paroi de la bulle. Théoriquement, la durée de vie de cette dernière sera prolongée.
On a aussi découvert qu’en rajoutant du...
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